JP2013098824A - 音響再生装置、音響再生システム、音響再生方法および映像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 スピーカーの中央位置から左右のいずれかに視聴者位置がずれた場合にも、音響信号を制御して、スピーカーに出力することで、視聴者の位置によらずに音源を正面とした場合と同じ音響効果を得ることができる音響再生装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 センサーから入力された視聴者位置情報と、予め記憶されたセンサーの位置と２以上のスピーカーの位置との距離から算出した各々の前記スピーカーの位置と視聴者の位置との距離の差分に基づいて、音響信号を制御してスピーカーへ出力するので、視聴者位置にかかわらず、音源を正面とした場合と同じ音響効果を得ることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、視聴者（映像が無く音声のみを聴いている人を含む）の位置を考慮して音響信号を制御する音響再生装置に関するものである。

音響信号を再生する機器（テレビ受像機、ＣＤ／ＤＶＤプレーヤー、ミニコンポ、ｉＰｏｄ等）からステレオ音声信号がアンプを介してスピーカーに出力される場合、２つ（２箇所）のスピーカーで再生される音は、２つのスピーカーからの距離が同じ線上の位置（以下、中央位置）で音源を正面とした場合と同じ音響効果が得られる。
しかし、ＴＶを見る場合やミニコンポからの音を聞く場合など、視聴者は必ずしも２つのスピーカーの中央位置で視聴するとは限らない。このように、視聴者の位置（視聴者位置）が２つのスピーカーの中央位置から左右のいずれかにずれていた場合、視聴者は音源の正面で聴くような音響効果を得ることができない。

特開平７−３１９４８７号公報

従来の音響制御装置として、装置外部から得た距離情報および方向情報に基づいて音響効果を実現する例として、カラオケ装置の歌唱信号の音像を制御する音像制御装置がある（特許文献１参照）。
特許文献１に記載の音像制御装置では、音の再生環境がステレオスピーカーであるカラオケ装置において、マイクを持った歌唱者が舞台上で移動した時、歌唱者の舞台上における位置を実測して歌唱者の距離情報および方向情報を作成し、マイクで集音した音声に対して距離感と方向感を与えることで、中央位置にいる聴取者にとって違和感のない臨場感を実現している。
しかし、特許文献１では、歌唱者の歌を聴く視聴者の位置が、２つのピーカーの中央位置から左右のいずれかにずれていた場合、中央位置で聴いた場合のような音響効果が得られない課題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、スピーカーの中央位置から左右のいずれかに視聴者位置がずれた場合にも、音響信号を制御して、スピーカーに出力することで、視聴者の位置によらずに音源を正面とした場合と同じ音響効果を得ることができる音響再生装置を提供することを目的としている。

この発明に係る音響再生装置は、視聴者の位置を検出するセンサーから視聴者位置情報が入力される入力部と、該入力部で入力した前記視聴者位置情報および予め記憶された前記センサーの位置と２以上のスピーカーの位置との距離に基づいて、各々の前記スピーカーの位置と前記視聴者の位置との距離の差分を算出する差分算出部と、該差分算出部で算出した差分に基づいて音響信号を制御する制御部と、該制御部で制御された音響信号を出力する出力部と、を備えたものである。

この発明は、センサーから入力された視聴者位置情報と、予め記憶されたセンサーの位置と２以上のスピーカーの位置との距離から算出した各々の前記スピーカーの位置と視聴者の位置との距離の差分に基づいて、音響信号を制御してスピーカーへ出力するので、視聴者位置にかかわらず、音源を正面とした場合と同じ音響効果を得ることができる。

この発明の実施の形態１における音響再生装置１の構成図である。 この発明の実施の形態１における映像表示システム１１の構成図である。 この発明の実施の形態１における視聴者位置分析部６の動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１における映像表示システム１１の構成図である。 この発明の実施の形態１における音像位置決定部７の動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１における映像表示システム１１の音源の伝達特性分析を示す図である。 この発明の実施の形態１における図１の音像位置制御部８の内部（音像位置制御部１０８）の構成図である。 この発明の実施の形態２における図１の音像位置制御部８の内部（音像位置制御部２０８）の構成図である。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１における音響再生装置１の構成図である。
音響再生装置１には、音響信号を再生する機器（図示せず）から出力されるステレオ音声信号（音響信号）が左チャネル信号２ａと右チャネル信号２ｂとして入力され、音像位置（聴感上のあたかもあると思われる音源の位置）の変更処理が行われた音響信号が左チャネル信号（図示せず）と右チャネル信号（図示せず）として出力される。
ここでは、音響再生装置１の入力信号および出力信号は、左チャネル信号２ａと右チャネル信号２ｂの２チャネル信号の構成とするが、この構成に限定するものではなく、入力および出力するチャネル数を３以上のチャネルの構成にしてもよい。

音響再生装置１は、音響信号を再生する機器からの左チャネル信号２ａが入力される入力端子３ａ、右チャネル信号２ｂが入力される入力端子３ｂ、視聴者位置距離情報４が入力される入力端子３ｃ、視聴者位置方向情報５が入力される入力端子３ｄ、入力端子３ｃから入力された視聴者位置距離情報４と入力端子３ｄから入力された視聴者位置方向情報５から視聴者の位置を分析する視聴者位置分析部６、視聴者位置分析部６から出力されたスピーカーに対する視聴者位置が入力され音響信号に対して音像位置を決定する制御信号を生成する音像位置決定部７、音像位置決定部７から出力された音像位置を視聴者の正面の位置に定位させる制御信号と入力端子３ａから入力される左チャネル信号２ａおよび入力端子３ｂから入力される右チャネル信号２ｂが入力され、制御信号に基づいて左チャネル信号２ａおよび右チャネル信号２ｂを制御する音像位置制御部８、音像位置制御部８から制御された左チャネル信号（図示せず）をアンプ（図示せず）を介して左スピーカー９ａに出力する出力端子１０ａ、音像位置制御部８から制御された右チャネル信号（図示せず）をアンプを介して右スピーカー９ｂに出力する出力端子１０ｂから構成されている。
視聴者位置距離情報４と視聴者位置方向情報５の説明は後述する。

また、図２は、この発明の実施の形態１における音響再生装置１を備えた映像表示システム１１の構成図である。
映像表示システム１１は、音響再生装置１が内蔵された映像表示装置１２、この映像表示装置１２の左の端部に内蔵され、図１の音響再生装置１の出力端子１０ａと接続される左スピーカー９ａ、この映像表示装置１２の右の端部に内蔵され、音響再生装置１の出力端子１０ｂと接続される右スピーカー９ｂ、この左スピーカー９ａと右スピーカー９ｂとの中央１３であって映像表示装置１２の前面に設置されたセンサー１４から構成されている。

センサー１４は、センサー１４と視聴者（視聴者位置）１５との距離Ａ、センサー１４の前面の垂直線（センサー１４の前方線）と、センサー１４と視聴者位置１５とを結ぶ線と、のなす角度αを検出する。
センサー１４は、カメラで撮像した画像を分析し、センサー１４の位置からの視聴者位置１５との距離と方向を推測し、距離Ａと角度αを検出する。なお、この時、例えばカメラで撮像した画像から、人の顔を検知することで、動物や横を向いている人を除いて視聴者を特定し、視聴者位置１５を検出してもよい。
このセンサー１４で検出した距離Ａが図１で説明した視聴者位置距離情報４であり、角度αが図１で説明した視聴者位置方向情報５である。

例えば、視聴者位置１５がセンサー１４から距離１００（ｃｍ）の位置にいれば“１００”、距離２００（ｃｍ）の位置にいれば“２００”の数値情報が視聴者位置距離情報４として図１の音響再生装置１の視聴者位置分析部６に入力される。
また、センサー１４の前面の垂直方向を０度とした場合、視聴者が左方向或いは右方向３０度の位置にいれば“３０”、６０度の位置にいれば“６０”の数値情報が視聴者位置方向情報５として図１の音響再生装置１の視聴者位置分析部６に入力される。

ここでは、センサー１４は、カメラで撮像した画像を分析し、距離と方向を推測し、距離Ａと角度αを検出するカメラセンサーを想定しているが、レーザー距離系のセンサーなど、センサー１４からの視聴者の位置と方向（視聴者位置距離情報４と視聴者位置方向情報５）を検出できるセンサーであればよい。

また、センサー１４で検出した角度αを視聴者位置方向情報５として音響再生装置１の視聴者位置分析部６に入力するとして説明するが、センサー１４の前面に対して、左右の方向と角度を含めた情報を視聴者位置方向情報５として図１の音響再生装置１の視聴者位置分析部６に入力してもよい。

次に図２の映像表示システムの構成図を用いて配置を説明する。
センサー１４の前面の垂直線上に、視聴者位置１５から引いた垂直線との交点を交点１６とし、センサー１４と交点１６との距離を距離Ｂ、視聴者位置１５と交点１６との距離を距離Ｃとする。
即ち、距離Ｂは、視聴者位置１５の映像表示装置１２の中央１３（左右のスピーカー９の中央１３であってセンサー１４）からの映像表示装置１２の前面に対して垂直方向の距離であり、距離Ｃは、視聴者位置１５の映像表示装置１２の中央１３からの映像表示装置１２の前面に対して水平方向の距離である。

また、視聴者位置１５から映像表示装置１２の前面への垂直線と映像表示装置１２の前面との交点を交点１７とし、左スピーカー９ａと交点１７との距離を距離Ｅ、右スピーカー９ｂと交点１７との距離を距離Ｆとする。
即ち、距離Ｅは、左スピーカー９ａと視聴者位置１５との映像表示装置１２に対して水平方向の距離であり、距離Ｆは、右スピーカー９ｂと視聴者位置１５との映像表示装置１２に対して水平方向の距離である。

左スピーカー９ａと右スピーカー９ｂは、映像表示装置１２の端部に内蔵されているため、スピーカーの中央１３は、映像表示装置１２の正面の中央位置でもあり、センサー１４の位置でもある。

距離Ｄは、スピーカー９（左スピーカー９ａと右スピーカー９ｂ）の中央１３と左スピーカー９ａとの距離、距離Ｅは左スピーカー９ａと交点１７との距離、距離Ｆは右スピーカー９ｂと交点１７との距離である。左スピーカー９ａと右スピーカー９ｂとの距離は既定の値として図１の音響再生装置１に予め与えられるか、もしくは、別途、音響再生装置１に設定することができるものとする。なお、左スピーカー９ａと右スピーカー９ｂとの距離の既定の値は、音響再生装置１内の記憶装置に記憶されてもよいし、外付けの記憶装置に記憶されていてもよい。
ここでは、センサー１４の位置をスピーカー９の中央１３としているが、スピーカー９ａおよびスピーカー９ｂからセンサー１４までの距離が予めわかっていれば、センサー１４の位置は、スピーカー９の中央１３でなくてもよい。

また、ここでは、映像表示装置１２に音響再生装置１、左スピーカー９ａと右スピーカー９ｂが内蔵され、センサー１４が設置されている映像表示システムとして説明するが、映像表示装置１２に音響再生装置１、左スピーカー９ａと右スピーカー９ｂが内蔵されていない場合、例えば映像表示装置１２の代わりにホームシアターなどで使用する左スピーカー９ａと右スピーカー９ｂが設置されたシアターラックに音響再生装置１、センサー１４を搭載する構成でもよい。
他にも、複数のスピーカーを設置する場所で、スピーカー９と音響再生装置１とセンサー１４を設置すれば、音響再生システムとして構成することもできる。

次に、図１の音響再生装置１の動作を説明する。
まず、音響再生装置１の動作の概略を説明する。
視聴者の位置を検出するセンサー１４から検出された視聴者位置距離情報４と視聴者位置方向情報５が、入力端子３ｃおよび３ｄ（入力部）から視聴者位置分析部６に入力され、視聴者の位置（視聴者位置１５）を分析し、視聴者位置分析部６から出力された視聴者位置１５と予め記憶されたスピーカー９の位置から音像位置決定部７（差分算出部）がスピーカー９と視聴者位置１５との距離の差分を求め、その差分を解消する制御信号を音像位置制御部８に出力し、音像位置制御部８（制御部）は音響信号を再生する機器からの信号（音響信号）をその制御信号に基づいて制御し、スピーカー９に出力する出力端子１０（出力部）に出力する。なお、視聴者位置分析部６と音像位置決定部７とをあわせて差分算出部としてもよい。

次に、音響再生装置１の各構成要素の動作について説明する。
まず、視聴者位置分析部６の動作を説明する。
視聴者位置分析部６では、図２のセンサー１４で検出し音響再生装置１に入力された視聴者位置距離情報４（距離Ａ）と視聴者位置方向情報５（角度α）から、センサー１４と図２の交点１６の距離Ｂ（センサー１４と視聴者位置１５とのセンサー１４の前面の垂直方向の距離）と、視聴者位置１５と交点１６との距離Ｃ（センサー１４と視聴者位置１５とのセンサー１４の前面の水平方向の距離）を求める。

なお、ここでは、距離Ａと角度αを基に距離Ｂ、距離Ｃを算出したが、これに限られるものではない。例えば角度αに代えて、センサー１４の前面の平行線と、センサー１４と視聴者位置１５とを結ぶ線と、のなす角を用いてもよい。

そして、図２の距離Ｃと前述した距離Ｄから、左スピーカー９ａと図２の交点１７との距離Ｅ（左スピーカー９ａと視聴者位置１５との映像表示装置１２に対して水平方向の距離）と右スピーカー９ｂと図２の交点１７との距離Ｆ（右スピーカー９ｂと視聴者位置１５との映像表示装置１２に対して水平方向の距離）を求める。

この視聴者位置分析部６の動作について、図２および図３を用いて詳細に説明する。
図３は、視聴者位置分析部６の動作手順を示す処理フローチャートである。
図３のＳ１０１、Ｓ１０２、Ｓ１０３、Ｓ１０４、Ｓ１０５、Ｓ１０６、Ｓ１０７は処理ブロックである。

はじめに、処理ブロックＳ１０１において、センサー１４から視聴者位置距離情報４、即ち、距離Ａを取得する。
次に、処理ブロックＳ１０２において、センサー１４から視聴者位置角度情報５、即ち、角度αを取得する。

処理ブロックＳ１０３では、距離Ａおよび角度αを用いて、センサー１４と交点１６との距離Ｂを算出する。なお、距離Ｂは、（式１）から求めることができる。

次に、処理ブロックＳ１０４において、距離Ａおよび角度αを用いて、視聴者位置１５と交点１６との距離Ｃを算出する。なお、距離Ｃは、（式２）から求めることができる。

処理ブロックＳ１０５では、距離Ｃおよび距離Ｄを用いて、スピーカー９の中央１３から左スピーカー９ａまでの距離Ｅを算出する。なお、距離Ｅは、（式３）から求めることができる。

次に、処理ブロックＳ１０６において、距離Ｃおよび距離Ｄを用いて、スピーカー９の中央１３から右スピーカー９ｂまでの距離Ｆを算出する。なお、距離Ｆは、（式４）から求めることができる。

最後に、処理ブロックＳ１０７では、距離Ｂ、距離Ｅ、距離Ｆを音像位置決定部７に送出して、処理を終了する。
以上が視聴位置分析部６の動作説明である。

次に、音像位置決定部７の動作を説明する。
音像位置決定部７では、視聴者位置分析部６から受け取った距離Ｂ、距離Ｅ、距離Ｆを用いて、視聴者位置１５から左スピーカー９ａまでの距離Ｇと視聴者位置１５から右スピーカー９ｂまでの距離Ｈをそれぞれ算出し、その差分値およびその差分値の絶対値を用いて、視聴者位置１５で音像を定位する、即ち、視聴者位置１５で音源を正面とした場合と同じ音響効果を得ることができるように、距離の差分を解消する処理を決める。

この音像位置決定部７の動作について、図４および図５を用いて詳細に説明する。
図４は、図２に示した映像表示システム１１の構成図に、視聴者位置１５から左スピーカー９ａまでの距離Ｇ、視聴者位置１５から右スピーカー９ｂまでの距離Ｈを追加して明示した図である。

図中の映像表示システム１１、映像表示装置１２、左スピーカー９ａ、右スピーカー９ｂ、スピーカー９の中央１３、センサー１４、視聴者位置１５、交点１６、交点１７、距離Ａ、距離Ｂ、距離Ｃ、距離Ｄ、距離Ｅ、距離Ｆ、角度αは、図２に示した構成要素と同一であり、説明は省略する。
次に、音像位置決定部７の動作について、図４および図５に示す処理フローチャートを用いて詳細に説明する。

図５は、音像位置決定部７の動作手順を示す処理フローチャートである。
図５のＳ２０１、Ｓ２０２、Ｓ２０３、Ｓ２０５、Ｓ２０６、Ｓ２０７は処理ブロック、Ｓ２０４、Ｓ２０６は条件分岐ブロックである。

処理ブロックＳ２０１では、距離Ｂおよび距離Ｅを用いて、視聴者位置１５から左スピーカー９ａまでの距離Ｇを算出する。なお、距離Ｇは、（式５）から求めることができる。

次に、処理ブロックＳ２０２において、距離Ｂおよび距離Ｆを用いて、視聴者位置１５から右スピーカー９ｂからまでの距離Ｈを算出する。なお、距離Ｈは、（式６）から求めることができる。

処理ブロックＳ２０３では、視聴者位置１５から左スピーカー９ａまでの距離Ｇから、視聴者位置１５から右スピーカー９ｂまでの距離Ｈを減算し、視聴者位置１５から左右のスピーカー９までの距離の差分値Ｉと、差分値Ｉの絶対値｜Ｉ｜を算出する。
例えば、視聴者位置１５から左スピーカー９ａまでの距離Ｇが１００（ｃｍ）、視聴者位置１５から右スピーカー９ｂまでの距離Ｈが１５０ｃｍである場合は、差分値Ｉは“−５０”、絶対値｜Ｉ｜は“５０”となる。

分岐ブロックＳ２０４では、絶対値｜Ｉ｜がＮより小さいか否かの判定を行う。
ここでのＮは、視聴者位置１５から左右のスピーカー９までの距離差が少ないと判断する閾値を指す。その数値としては、例えば左右のスピーカー間隔の２０％とし、左右のスピーカー間隔が１００（ｃｍ）の場合は、Ｎは２０（ｃｍ）と決めておく。

以降の処理は分岐ブロックＳ２０４における判定結果により異なる。
分岐ブロックＳ２０４において、判定結果が“絶対値｜Ｉ｜はＮより小さい”であった場合は、処理ブロックＳ２０５に進む。

処理ブロックＳ２０５では、入力端子３ａから入力された左チャネル信号２ａおよび入力端子３ｂから入力された右チャネル信号２ｂを処理しない制御信号を音像位置制御部８に送出して、処理を終了する。

分岐ブロックＳ２０４において、判定結果が“絶対値｜Ｉ｜はＮより小さい”ではなかった場合は、分岐ブロックＳ２０６に進む。

分岐ブロックＳ２０６において、判定結果が“差分値Ｉは０（ゼロ）より小さい”であった場合は、処理ブロックＳ２０７に進む。

ここで、判定条件に関して補足する。
差分値Ｉは、視聴者位置１５から左スピーカー９ａまでの距離Ｇから、視聴者位置１５から右スピーカー９ｂまでの距離Ｈを減算した結果である。よって、差分値Ｉが０より小さいことは、距離Ｇが距離Ｈよりも短いこととなり、視聴者位置１５は、左スピーカー９ａに近い場所に位置し、中央位置よりも左側にいることを意味する。

音響信号に対して制御しない一般的な場合、音響スピーカー９から再生される音像が、音源を正面とした時の音像と同じになる位置は、２つのスピーカー９の中央位置である。
そして、視聴者に左右２つのスピーカーで鳴動する音源を与える場合において、視聴者位置１５が２つのスピーカー９の中央位置から、例えば左にずれた場合、視聴者が聴く音像は、あたかも音源が右にずれたように感じる。

そこで、処理ブロックＳ２０７では、左スピーカー９ａに近い視聴者位置１５で、あたかも音源が右にずれたように感じる音像を、あたかも音源が正面にあるように感じる音像になるように制御する制御信号を音像位置制御部８に送出する。

また、分岐ブロックＳ２０６において、判定結果が“差分値Ｉは０より小さい”ではなかった場合は、処理ブロックＳ２０８に進む。この結果は、視聴者位置１５が、右スピーカー９ｂに近い場所に位置し、中央位置よりも右側にいることを意味する。

そこで、処理ブロックＳ２０８では、右スピーカー９ｂに近い視聴者位置１５で、あたかも音源が左にずれたように感じる音像を、あたかも音源が正面にあるように感じる音像になるように制御する制御信号を音像位置制御部８に送出する。
以上が音像位置決定部７の動作説明である。

次に、音像位置制御部８の動作の説明を行う。
音像位置制御部８は、入力端子３ａから入力された左チャネル信号２ａおよび入力端子３ｂから入力された右チャネル信号２ｂに対して、音像位置決定部７からの制御信号に基づいて処理を行った後、処理後の左チャネル信号と右チャネル信号を出力端子１０ａおよび出力端子１０ｂに出力する。

ここで、音像位置制御部８の動作について補足する。
音像位置制御部８において、視聴者位置１５での音像を変更する処理は、あたかも音源が視聴者位置１５の正面にある音像になるように制御する処理であれば何でも良い。
ここでは、その一例として、音の伝達特性を分析して得た伝達関数による処理について説明する。

音像を変更する処理として、伝達関数による処理を４種類用意しておき、これらの処理を行わないものを含めて、５つの動作モードを切り替える方法について、図６、図７を用いて説明する。
まず、音源位置が異なることによって生じる伝達特性を分析して得られる伝達関数について述べる。

図６は、音源位置ＬＲ０、音源位置Ｌ１、音源位置Ｌ２、音源位置Ｒ１、音源位置Ｒ２で映像表示システム１１から再生した音が、伝達特性を分析するマイク１８に届く様子を示したものである。

また、音源位置ＬＲ０での映像表示システム１１の左スピーカー９ａを音源ＬＲ０−Ｌ、右スピーカー９ｂを音源ＬＲ０−Ｒ、音源位置Ｌ１での映像表示システム１１の左スピーカー９ａを音源Ｌ１−Ｌ、右スピーカー９ｂを音源Ｌ１−Ｒ、音源位置Ｌ２での映像表示システム１１の左スピーカー９ａを音源Ｌ２−Ｌ、右スピーカー９ｂを音源Ｌ２−Ｒ、音源位置Ｒ１での映像表示システム１１の左スピーカー９ａを音源Ｒ１−Ｌ、右スピーカー９ｂを音源Ｒ１−Ｒ、音源位置Ｒ２での映像表示システム１１の左スピーカー９ａを音源Ｒ２−Ｌ、右スピーカー９ｂを音源Ｒ２−Ｒとする。

音源位置ＬＲ０は、マイク１８の正面に位置する音源位置である。
そして、音源位置Ｌ１は、マイク１８の正面に位置する音源位置ＬＲ０の映像表示システム１１をマイク１８から映像表示システム１１に向かって左側に移動した位置であり、音源位置Ｌ２は、音源位置Ｌ１よりも更に左側に移動した位置である。

また、音源位置Ｒ１は、マイク１８の正面に位置する音源位置ＬＲ０の映像表示システム１１をマイク１８から映像表示システム１１に向かって右側に移動した位置であり、音源位置Ｒ２は音源位置Ｒ１よりも更に右側に移動した位置である。

そして、図６の音源位置Ｌ１において、音源位置Ｌ１の左側の音源Ｌ１−Ｌで鳴動させた音（左スピーカー９ａから再生される音）に対する伝達関数を伝達関数ＨＬ１_Ｌ、音源位置Ｌ１の右側の音源Ｌ１−Ｒで鳴動させた音（右スピーカー９ｂから再生される音）に対する伝達関数を伝達関数ＨＬ１_Ｒとする。
伝達関数は、前述したように音源からマイク１８に到達する音の伝達特性を分析して得られるものである。

また、音源位置Ｌ２の左側で鳴動させた音（左スピーカー９ａから再生した音）に対する伝達関数を伝達関数ＨＬ２_Ｌ、音源位置Ｌ２の右側で鳴動させた音（右スピーカー９ｂから再生した音）に対する伝達関数を伝達関数ＨＬ２_Ｒとする。

一方、音源位置Ｒ１において、音源位置Ｒ１の左側で鳴動させた音（左スピーカー９ａから再生した音）に対する伝達関数を伝達関数ＨＲ１_Ｌ、音源位置Ｒ１の右側で鳴動させた音（右スピーカー９ｂから再生した音）に対する伝達関数を伝達関数ＨＲ１_Ｒとする。

また、音源位置Ｒ２の左側で鳴動させた音（左スピーカー９ａから再生した音）に対する伝達関数を伝達関数ＨＲ２_Ｌ、音源位置Ｒ２の右側で鳴動させた音（右スピーカー９ｂから再生した音）に対する伝達関数を伝達関数ＨＲ２_Ｒとする。

音源位置Ｌ１の左側の音源Ｌ１−Ｌからマイク１８に到達する伝達関数ＨＬ１Ｌを作成するには、例えば映像表示システム１１を音源位置Ｌ１に置き、音源Ｌ１−Ｌ（左スピーカー９ａ）からパルス信号を発生させ、マイク１８で集音してインパルス応答を求めることによって得られる。

なお、音源位置Ｌ１の右側で鳴動させた音に対する伝達関数ＨＬ１_Ｒ、音源位置Ｌ２の左側で鳴動させた音に対する伝達関数ＨＬ２_Ｌ、音源位置Ｌ２の右側鳴動させた音に対する伝達関数ＨＬ２_Ｒ、音源位置Ｒ１の左側で鳴動させた音に対する伝達関数ＨＲ１_Ｌ、音源位置Ｒ１の右側で鳴動させた音に対する伝達関数ＨＲ１_Ｒ、音源位置Ｒ２の左側で鳴動させた音に対する伝達関数ＨＲ２_Ｌ、音源位置Ｒ２の右側で鳴動させた音に対する伝達関数ＨＲ２_Ｒも同様にして得ることができる。
ここで、各音源位置での左右の伝達関数の関係について、音源位置Ｌ１の場合を例に説明する。

音源位置Ｌ１の左側の音源Ｌ１−Ｌからマイク１８に到達する伝達関数ＨＬ１_Ｌと、音源位置Ｌ１の右側の音源Ｌ１−Ｒからマイク１８に到達する伝達関数ＨＬ１_Ｒの差は、音源位置Ｌ１の左側の音源Ｌ１−Ｌからマイク１８までの距離と音源位置Ｌ１の右側の音源Ｌ１−Ｒからマイク１８までの距離との差である。

この場合、全く同じ音を両方の音源（Ｌ１−Ｌ，Ｌ１−Ｒ）の位置から再生すれば、マイク１８との距離が遠い音源Ｌ１−Ｌから音が届く伝達関数ＨＬ１_Ｌは、マイク１８と距離の近い音源Ｌ１−Ｒから音が届く伝達関数ＨＬ１_Ｒに比べ、距離の差だけ音の到達時間が遅れ、また、音圧も減衰することになる。

マイク１８の正面で再生する音源位置ＬＲ０では、音源ＬＲ０-Ｌと音源ＬＲ０−Ｒからマイク１８への音の到達時間の遅れ、音圧の減衰の差がない。これは、音源ＬＲ０-Ｌとマイク１８の距離と、音源ＬＲ０−Ｒとマイク１８との距離の差が生じていないためである。

従って、マイク１８の位置で、音源位置Ｌ１からの音像を音源位置ＬＲ０からの音像と同じにするためには、例えば、音源位置Ｌ１の左右の音源（Ｌ１−Ｌ、Ｌ１−Ｒ）即ち、音源位置Ｌ１の左スピーカー９ａ、右スピーカー９ｂからマイク１８までの距離差を解消する処理を行えばよい。

この距離差を解消する処理として、例えば、音源位置Ｌ１の左側の音源Ｌ１−Ｌから再生する音（左チャネル信号）に対して、音源位置Ｌ１の右側の伝達関数ＨＬ１_Ｒの処理を行い、また、音源位置Ｌ１の右側の音源Ｌ１−Ｒから再生する音（右チャネル信号）に対して、音源位置Ｌ１の左側の伝達関数ＨＬ１_Ｌの処理を行えばよい。

音源位置Ｌ２からの音像を音源位置ＬＲ０からの音像と同じにする処理、音源位置Ｒ１からの音像を音源位置ＬＲ０からの音像と同じにする処理、音源位置Ｒ２からの音像を音源位置ＬＲ０からの音像と同じにする処理についても同様に行えばよい。

ここから、音像位置制御部８の動作の説明にもどる。
図７は、実施の形態１における図１の音像位置制御部８の内部（音像位置制御部１０８）の構成図である。
図７において、音像位置制御部１０８は、入力端子３から入力される左チャネル信号２ａおよび右チャネル信号２ｂを変更する処理である伝達関数ＨＲ１_Ｒ、伝達関数ＨＲ２_Ｒ、伝達関数ＨＬ１_Ｒ、伝達関数ＨＬ２_Ｒ、伝達関数ＨＲ１_Ｌ、伝達関数ＨＲ２_Ｌ、伝達関数ＨＬ１_Ｌ、伝達関数ＨＬ２_Ｌと、入力端子３から入力される左チャネル信号２ａおよび右チャネル信号２ｂをこれらの伝達関数ＨＲ１_Ｒ〜伝達関数ＨＬ２_Ｌに切り替えて処理し、処理された左チャネル信号（図示せず）と右チャネル信号（図示せず）を出力端子１０に出力するためのスイッチ１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ、１０８ｄと、から構成されている。

スイッチ１０８ａは、入力端子３ａから入力される左チャネル信号２ａを音像位置決定部７からの制御信号に基づいて伝達関数ＨＲ１_Ｒ、伝達関数ＨＲ２_Ｒ、伝達関数ＨＬ１_Ｒ、伝達関数ＨＬ２_Ｒに切り替える、又は伝達関数で処理をせずそのまま出力するスイッチである。

同様に、スイッチ１０８ｂは、入力端子３ｂから入力される右チャネル信号２ｂを音像位置決定部７からの制御信号に基づいて伝達関数ＨＲ１_Ｌ、伝達関数ＨＲ２_Ｌ、伝達関数ＨＬ１_Ｌ、伝達関数ＨＬ２_Ｌに切り替える、又は伝達関数で処理をせずにそのまま出力するスイッチである。

また、スイッチ１０８ｃは、伝達関数ＨＲ１_Ｒ、伝達関数ＨＲ２_Ｒ、伝達関数ＨＬ１_Ｒ、伝達関数ＨＬ２_Ｒのいずれかで処理された左チャネル信号（図示せず）を出力端子１０ａに出力するために切り替える、又は伝達関数で処理をせずにそのまま出力するスイッチである。

同様にスイッチ１０８ｄは、伝達関数ＨＲ１_Ｌ、伝達関数ＨＲ２_Ｌ、伝達関数ＨＬ１_Ｌ、伝達関数ＨＬ２_Ｌのいずれかで処理された右チャネル信号（図示せず）を出力端子１０ａに出力するために切り替える、又は伝達関数で処理をせずにそのまま出力するスイッチである。

図７の伝達関数ＨＲ１Ｒ、伝達関数ＨＲ２Ｒ、伝達関数ＨＬ１Ｒ、伝達関数ＨＬ２Ｒ、伝達関数ＨＲ１Ｌ、伝達関数ＨＲ２Ｌ、伝達関数ＨＬ１Ｌ、伝達関数ＨＬ２Ｌは、音源が視聴者位置１５の正面にある音像になるように制御し、図６で示した左右に移動させた音源のマイク１８での音像を元の音源位置（音源位置ＬＲ０）の音像と同じにするための処理である。

次に、音像位置制御部１０８の動作について説明する。
音像位置制御部１０８は、音像位置決定部７からの制御信号に基づいて処理内容を変更する。
音像位置決定部７からの制御信号が、入力端子３ａから入力された左チャネル信号２ａおよび入力端子３ｂから入力された右チャネル信号２ｂを処理しない制御信号であった場合は、スイッチ１０８ａとスイッチ１０８ｃを直接つなぎ、また、スイッチ１０８ｂとスイッチ１０８ｄを直接つないで、入力端子３ａに入力された左チャネル信号および右チャネル信号が、出力端子１０ａおよび出力端子１０ｂにそのまま出力されるようにする。

一方、音像位置決定部７からの制御信号が、左スピーカー９ａに近い視聴者位置１５で、あたかも音源が右にずれたように感じる音像を、あたかも音源が正面にあるように感じる音像にする制御信号であった場合は、音源が左スピーカー９ａに近い視聴者位置１５の正面にある音像になるように制御する。この制御は、図６で音源位置を右側に移動した時、マイク１８の位置で、音源位置Ｒ１或いはＲ２の音源からの音像を音源位置ＬＲ０の音源からの音像にする処理と同様である。

この処理は、例えば、絶対値｜Ｉ｜に基づいてスイッチ１０８ａとスイッチ１０８ｃの端子を伝達関数ＨＲ１_Ｒ或いは伝達関数ＨＲ２_Ｒにつなぎ、また、スイッチ１０８ｂとスイッチ１０８ｄの端子を伝達関数ＨＲ１_Ｌ或いは伝達関数ＨＲ２_Ｌにつなぐことにより、入力端子３ａからの左チャネル信号および入力端子３ｂからの右チャネル信号を伝達関数によって処理するものである。

即ち、音響再生装置１に入力される左チャネル信号２ａと右チャネル信号２ｂを音像位置制御部８で伝達関数ＨＲ１_Ｒ或いは伝達関数ＨＲ２_Ｒ、伝達関数ＨＲ１_Ｌ或いは伝達関数ＨＲ２_Ｌに切り替えて処理した後の左チャネル信号と右チャネル信号を出力端子１０ａおよび出力端子１０ｂに出力する。

伝達関数ＨＲ１_Ｒと伝達関数ＨＲ２_Ｒの選択については、例えば、図５のフローチャートで求めた絶対値｜Ｉ｜が３０（ｃｍ）未満の場合は伝達関数ＨＲ１_Ｒを、３０（ｃｍ）以上の場合は伝達関数ＨＲ２_Ｒを選択するように予め決めておく。

一方、音像位置決定部７からの制御信号が、右スピーカー９ｂに近い視聴者位置１５で、あたかも音源が左にずれたように感じる音像を、あたかも音源が正面にあるように感じる音像にする制御信号であった場合は、音源が右スピーカー９ａに近い視聴者位置１５の正面にある音像になるように制御する。この制御は、図６で音源位置を左側に移動した時、マイク１８の位置で、音源位置Ｌ１或いはＬ２の音源からの音像を音源位置ＬＲ０の音源からの音像にする処理と同様である。

この処理は、例えば、絶対値｜Ｉ｜に基づいて入力端子３ａ側のスイッチ１０８ａと出力端子１０ａ側のスイッチ１０８ｃの端子を伝達関数ＨＬ１_Ｒ或いは伝達関数ＨＬ２_Ｒにつなぎ、また、入力端子３ａ側のスイッチ１０８ｂと出力端子１０ａ側のスイッチ１０８ｄの端子を伝達関数ＨＬ１_Ｌ或いは伝達関数ＨＬ２_Ｌにつなぐことにより、入力端子３ａからの左チャネル信号および入力端子３ｂからの右チャネル信号を伝達関数によって処理するものである。

即ち、音響再生装置１に入力される左チャネル信号２ａと右チャネル信号２ｂを音像位置制御部８で伝達関数ＨＬ１Ｒ或いは伝達関数ＨＬ２Ｒ、と伝達関数ＨＬ１Ｌ或いは伝達関数ＨＬ２Ｌに切り替えて処理した後の左チャネル信号と右チャネル信号を出力端子１０ａおよび出力端子１０ｂに出力する。

伝達関数ＨＬ１Ｒと伝達関数ＨＬ２Ｒの選択については、例えば、図５のフローチャートで求めた絶対値｜Ｉ｜が３０（ｃｍ）未満の場合は伝達関数ＨＬ１Ｒを、３０（ｃｍ）以上の場合は伝達関数ＨＬ２Ｒを選択するように予め決めておく。

このようにして、音像位置決定部７からの制御信号に基づいて音響再生装置１に入力される左チャネル信号２ａと右チャネル信号２ｂを音像位置制御部８で伝達関数を切り替えて処理をすることにより、視聴者位置１５が移動しても、音源が視聴者位置１５の正面にある音像になるように制御することができる。

即ち、視聴者位置１５から左右のスピーカー９までの距離の差分値の絶対値｜Ｉ｜の範囲によって、音像位置制御部１０８のスイッチで伝達関数を切り替えて処理することにより、音源が視聴者位置１５の正面にある音像になるように制御され、常に音源を正面とした場合と同じ音響効果を得ることができる。

上記説明においては、図７に示した音像位置制御部８の内部の構成として、音源が視聴者位置１５の正面にある音像になるように制御する処理を４種類用意しておき、これらの処理を行わないものを含めて、５つの動作モードを切り替える構成としていたが、この構成に限定するものではなく、音源が視聴者位置１５の正面にある音像になるように制御する処理を２種類用意しておき、これらの処理を行わないものを含めて、３つの動作モードを切り替える構成にしてもよい。

また、音源が視聴者位置１５の正面にある音像になるように制御する処理を６種類以上のＭ個用意しておき、これらの処理を行わないものを含めて、（Ｍ＋１）の動作モードを切り替える構成にしてもよい

以上がこの発明の実施の形態１の詳細説明である。
この実施の形態１によれば、センサー１４から得た視聴者位置１５の視聴者位置距離情報４および視聴者位置方向情報５、予め記憶されたセンサー１４の位置とスピーカー９の位置との距離から、視聴者位置１５とスピーカー９の位置との距離の差分を算出し、この差分または差分の絶対値に応じて、音響再生装置１に入力されたチャネル信号をこの差分を解消する伝達関数で処理することにより、音源が視聴者位置１５の正面にある音像になるようにしたので、視聴者位置１５がスピーカー９の中心位置の延長線上の位置から移動しても、音源を正面とした場合と同じ音響効果を得ることができる。

実施の形態２．
次に、実施の形態２について図８を用いて説明する。
実施の形態２では、実施の形態１で示した音響再生装置１の音像位置制御部８の内部構成が異なる構成について説明する。そのため、音響位置制御部８以外の音響再生装置１の構成は実施の形態１の構成を示す図１を用いて説明する。

図８は、実施の形態２における音響再生装置１の図１の音像位置制御部８の内部（音像位置制御部２０８）の構成図である。
音像位置制御部２０８は、音像位置決定部７から音源が視聴者位置１５の正面にある音像になるように制御する制御信号に基づく処理の一例である。この処理は、音源が視聴者位置１５の正面にある音像になるように制御する処理を、連続的に変更が可能な遅延量と利得値を用いて変更することによって行うものである。

図８における音像位置制御部２０８は、音響再生装置１の入力端子３ａから入力される左チャネル信号２ａの遅延時間（遅延量）を音像位置決定部７からの制御信号に基づいて調整する遅延調整部Ｌ２０８ｅと、入力端子３ｂから入力される右チャネル信号２ｂの遅延時間を音像位置決定部７からの制御信号に基づいて調整する遅延調整部Ｒ２０８ｆと、左チャネル信号の利得値を音像位置決定部７からの制御信号に基づいて調整する利得調整部Ｌ２０８ｇと、右チャネル信号の利得値を音像位置決定部７からの制御信号に基づいて調整する利得調整部Ｒ２０８ｐから構成されている。

次に、音像位置制御部２０８の動作について説明する。
音像位置制御部２０８は、音像位置決定部７からの制御信号に基づいて処理内容を変更する。
まず、音像位置決定部７からの制御信号が、入力端子３ａから入力された左チャネル信号２ａおよび入力端子３ｂから入力された右チャネル信号２ｂを処理しない制御信号であった場合は、遅延調整部Ｌ２０８ｅおよび遅延調整部Ｒ２０８ｆにおける遅延量を初期値、即ち遅延調整の無い状態に変更し、利得調整部２０８ｇおよび利得調整部Ｒ２０８ｐにおける利得値を初期値、即ち利得調整の無い状態に変更する。この変更により、音響再生装置１に入力される左チャネル信号２ａおよび右チャネル信号２ｂを制御することなく、出力端子１０ａおよび出力端子１０ｂから、そのままスピーカー９に出力されるようにする。

一方、音像位置決定部７からの制御信号が、左スピーカー９ａに近い視聴者位置１５で、あたかも音源が右にずれたように感じる音像を、あたかも音源が正面にあるように感じる音像にする制御信号であった場合は、音源が左スピーカー９ａに近い視聴者位置１５の正面にある音像になるように遅延調整部Ｌ２０８ｅにおける遅延量を、視聴者位置１５から左右スピーカーの距離差の絶対値｜Ｉ｜を用いた（式７）で求めた遅延量に設定し、遅延調整処理を行う

（式７）に示した３４００００は、１秒間に進む音の速さ（単位はｃｍ）であり、遅延量である遅延時間を左右スピーカーの距離差と音の速さから算出している。

次に、利得調整部Ｌ２０８ｇにおける利得値を、図４に示した視聴者から左右スピーカー９までの距離Ｇおよび距離Ｈに応じた利得値（式８）で求めた利得値に設定し、利得調整処理を行う。

（式８）の利得値は、音圧が距離の２乗分の１で減衰する音の特性を考慮したものであり、距離Ｇおよび距離Ｈの音圧差の比を取ることで、利得値を補正している。

同時に、遅延調整部Ｒ２０８ｆにおける遅延量を初期値、即ち遅延調整の無い状態に変更し、利得調整部Ｒ２０８ｐにおける利得値を初期値、即ち利得調整の無い状態に変更する。

このようにして、遅延調整部Ｌ２０８ｅ、遅延調整部Ｒ２０８ｆ、利得調整部Ｌ２０８ｇ、および利得調整部Ｒ２０８ｐによって調整した左チャネル信号（図示せず）および右チャネル信号（図示せず）を出力端子１０ａおよび出力端子１０ｂから出力する。

一方、音像位置決定部７からの制御信号が、右スピーカー９ｂに近い視聴者位置１５で、あたかも音源が左にずれたように感じる音像を、あたかも音源が正面にあるように感じる音像にする制御信号であった場合は、音源が右スピーカー９ａに近い視聴者位置１５の正面にある音像になるように遅延調整部Ｒ２０８ｆにおける遅延量を、視聴者位置１５から左右スピーカーの距離差の絶対値｜Ｉ｜を用いた（式７）で求めた遅延量に設定し、遅延調整処理を行う。

次に、利得調整部Ｒ２０８ｐにおける利得値を、図４に示した視聴者から左右スピーカーまでの距離Ｇおよび距離Ｈに応じた利得値（式９）で求めた利得値に設定し、利得調整処理を行う。

（式９）は、（式８）と同様に、音圧は距離の２乗分の１で減衰する特性を考慮したものであり、距離Ｇおよび距離Ｈの音圧差の比を取ることで、利得値を補正している。

同時に、遅延調整部Ｌ２０８ｅにおける遅延量を初期値、即ち遅延調整の無い状態に変更し、利得調整部Ｌ２０８ｇにおける利得値を初期値、即ち利得調整の無い状態に変更する。

このようにして、遅延調整部Ｌ２０８ｅ、遅延調整部Ｒ２０８ｆ、利得調整部Ｌ２０８ｇ、および利得調整部Ｒ２０８ｐによって調整した左チャネル信号および右チャネル信号（制御された音響信号）を出力端子１０ａおよび出力端子１０ｂから出力する。

以上がこの発明の実施の形態２の詳細説明である。
実施の形態２における音像位置制御部２０８によれば、音像位置決定部７で視聴者位置１５とスピーカー９との距離の差分の絶対値を決定し、この差分に応じて、音像位置制御部８で左チャネル信号と右チャネル信号（音響信号）を連続的に遅延調整処理および利得調整処理することにより音源が視聴者位置１５の正面にある音像になるようにしたので、視聴者位置１５がスピーカー９の中心位置の延長線上の位置から移動しても、音源を正面とした場合と同じ音響効果を得ることができる。

１ 音響再生装置、２ チャネル信号、３ 入力端子、４ 視聴者位置距離情報、５ 視聴者位置方向情報、６ 視聴者位置分析部、７ 音像位置決定部、８ 音像位置制御部、９ スピーカー、１０ 出力端子、１１ 映像表示システム、１２ 映像表示装置、１３ スピーカーの中央、１４ センサー、１５ 視聴者位置、１６ 交点、１７ 交点、１８ 伝達特性分析のマイク、１０８ 音像位置制御部、１０８ａ スイッチ、１０８ｂ スイッチ、１０８ｃ スイッチ、１０８ｄ スイッチ、２０８ 音像位置制御部、２０８ｅ 遅延調整部Ｌ、２０８ｆ 遅延調整部Ｒ、２０８ｇ 利得調整部Ｌ、２０８ｐ 利得調整部Ｒ。

Claims (10)

1. 視聴者の位置を検出するセンサーから視聴者位置情報が入力される入力部と、
   該入力部で入力した前記視聴者位置情報および予め記憶された前記センサーの位置と２以上のスピーカーの位置との距離に基づいて、各々の前記スピーカーの位置と前記視聴者の位置との距離の差分を算出する差分算出部と、
   該差分算出部で算出した差分に基づいて音響信号を制御する制御部と、
   該制御部で制御された音響信号を出力する出力部と、
   を備えたことを特徴とする音響再生装置。
2. 前記視聴者位置情報は、前記センサーの位置から前記視聴者の位置への距離と方向であることを特徴とする請求項１記載の音響再生装置。
3. 前記方向とは、前記センサーの前面の垂直線と、前記センサーの位置と前記視聴者の位置とを結ぶ線と、のなす角度であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の音響再生装置。
4. ２以上のスピーカーの位置からの距離が同じ位置で、制御される前の前記音響信号に基づく音像は、音源を正面とする音像と同じであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の音響再生装置。
5. 前記差分算出部は、前記視聴者位置情報から、前記センサーの前面の垂直線上であり前記視聴者の位置からこの垂直線に直行する線の交点と前記センサーの位置との距離、および前記交点と前記視聴者の位置との距離、を算出し、各々の前記スピーカーの位置と前記視聴者の位置との距離の差分を算出することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の音響再生装置。
6. 前記制御部は、前記差分を解消する伝達関数により前記音響信号を制御することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の音響再生装置。
7. 前記制御部は、前記差分によって生じる音の遅延量と該音の音圧差の比である利得値とを調整することにより前記音響信号を制御することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の音響再生装置。
8. 表示部、
   該表示部の左右の両端に配置されたスピーカー、
   前記表示部の前面に配置されたセンサー、
   該センサーから、視聴者の位置を検出した視聴者位置情報が入力される入力部と、該入力部で入力した前記視聴者位置情報および予め記憶された前記センサーの位置と２以上のスピーカーの位置との距離に基づいて、各々の前記スピーカーの位置と前記視聴者の位置との距離の差分を算出する差分算出部と、該差分算出部で算出した差分に基づいて音響信号を制御する制御部と、該制御部で制御された音響信号を出力する出力部と、を有する音響再生装置、
   を備えたことを特徴とする映像表示装置。
9. ２以上のスピーカー、
   視聴者の位置を検出するセンサー、
   該センサーから、視聴者の位置を検出した視聴者位置情報が入力される入力部と、該入力部で入力した前記視聴者位置情報および予め記憶された前記センサーの位置と２以上のスピーカーの位置との距離に基づいて、各々の前記スピーカーの位置と前記視聴者の位置との距離の差分を算出する差分算出部と、該差分算出部で算出した差分に基づいて音響信号を制御する制御部と、該制御部で制御された音響信号を出力する出力部と、を有する音響再生装置、
   を備えたことを特徴とする音響再生システム。
10. 音響再生装置による音響信号を制御する方法において、
    前記音響再生装置の入力部で、視聴者の位置を検出するセンサーから視聴者位置情報が入力される入力ステップと、
    前記音響再生装置の差分算出部で、前記入力ステップで入力した前記視聴者位置情報および予め記憶された前記センサーの位置と２以上のスピーカーの位置との距離に基づいて、各々の前記スピーカーの位置と前記視聴者の位置との距離の差分を算出する差分算出ステップと、
    前記音響再生装置の制御部で、前記差分算出ステップで算出した差分に基づいて音響信号を制御する制御ステップと、
    前記音響再生装置の出力部で、前記制御ステップで制御された音響信号を出力する出力ステップと、
    を備えたことを特徴とする音響再生方法。

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